Stijfheid en stroperigheid van cellen blijken anders bij kanker en andere ziekten
Bij ziekte kunnen stijfheid of stroperigheid van cellen veranderen. Tom Evers liet dat zien door voor het eerst zulke eigenschappen van menselijke immuuncellen te meten. ‘De stijfheid van bepaalde cellen kan een manier zijn om een diagnose te stellen.’ Evers promoveerde 26 maart.
Binnen een tumor groeien cellen dicht op elkaar, in weefsel waar ze niet horen. Daar reageren cellen op door hun skelet steviger te maken, net zoals onze botten steviger worden als ze meer te verduren krijgen. Ook bij lekkende bloedvaten speelt de stevigheid van cellen waarschijnlijk een rol. Bloedvatcellen worden wellicht minder stevig of zelfs een beetje vloeibaar. Virussen zoals e-bola zijn dodelijk door de hemorragische koorts, waarbij bloedvaten gaan lekken. Het lukte Tom Evers voor het eerst om metingen te doen aan de stevigheid van cellen.
Naar Siberië
Als student Biomedische wetenschappen vond Evers biofysica zo interessant dat hij er wel voor naar Siberië wilde. ‘Het was in Tomsk soms min 40 graden, maar ik heb ook plus 40 meegemaakt.’ Hij had er in 2016/17 een mooie tijd, toen hij daar de eerste helft van zijn dubbele masterstudie deed. De andere helft was biomedisch van aard, weer in zijn thuisstad Maastricht. ‘In Leiden kon ik de beide velden combineren.’
Een macrofaag moet kunnen lubberen
Evers kon zijn avontuurlijke kant goed kwijt in de onderzoeksgroep van Alireza Mashaghi bij het LACDR. ‘We kijken naar mechanische eigenschappen van cellen: hun stijfheid en stroperigheid of viscositeit. Die is ontzettend belangrijk bij onder meer de immuunrespons bij ziekte.’ Zo moet een immuuncel die een ziekteverwekker opslokt, een macrofaag, zich daar soepel omheen kunnen lubberen.
Bij kanker spelen deze eigenschappen van cellen ook een rol. ‘In een tumor worden sommige cellen soms zachter, minder rigide. Die cellen kunnen gemakkelijker door het lichaam migreren, dat gebeurt bij kanker die uitzaait.’ Bij leukemie is een bepaald type immuuncellen ziek: monocyten. Eenmaal aangedaan, veranderen hun mechanische eigenschappen. ‘Als we dat goed kunnen meten, kan de stijfheid van zulke cellen een manier zijn om de diagnose te stellen.’ Celstijfheid is dan een zogeheten biomarker.
Met een optisch pincet stretchte hij een cel
Evers ging onder meer aan de slag met het zogeheten optisch pincet. Dat is een apparaat waarmee wetenschappers bijvoorbeeld een streng DNA kunnen vasthouden, eraan trekken en dan meten hoe stijf hij opgerold zit. ‘Ik paste het pincet zo aan dat je één cel tussen twee glasbolletjes kunt sandwichen. Aan de hand van de kracht waarmee je die bolletjes op elkaar duwt en de stretch die de cel daarbij vertoont, meten we de stijfheid van de cel.’
Rond tumoren is iets vreemds aan de hand
In de buurt van tumoren is er iets vreemds aan de hand met macrofagen. Terwijl sommige van hen tumorcellen opruimen zoals je zou hopen, scharen andere zich om de tumor heen en beschermen juist de tumorcellen. Evers wilde bewijzen of die verschillende subtypen immuuncellen herkenbaar zijn aan hun stijfheid. Hij haalde macrofagen uit gezond borstweefsel van muizen en tumor-geassocieerde macrofagen uit muizen met borstkanker. ‘De macrofagen die de tumor beschermen, hadden een hogere rigiditeit.’
Een nieuw veld in de biologie
‘Met onze mechanobiologie proberen we een nieuw veld binnen de biologie te introduceren’, zegt Tom Evers over zijn werk. Bij studies naar genen spreken biologen van genomics. Gaat het over eiwitten, dan heet het proteomics. Onderzoek naar stofwisseling heet tegenwoordig metabolomics. De resultaten van Evers laten zien dat er nog meer aspecten relevant zijn. ‘Mechanomics voegt de dimensie van de mechanische eigenschappen zoals stijfheid en viscositeit toe.’
Het avontuur is niet afgelopen
Evers’ begeleider Alireza Mashaghi is opgetogen over het werk van zijn promovendus. ‘Hij introduceerde mechanica in het onderzoeksveld van de immunologie en droeg daarmee bij aan het ontstaan van het vakgebied van de mechano-immunologie. Hij wist technieken toe te passen om de mechanische eigenschappen van immuuncellen bij ziekte te meten.’
Einde van dit avontuur, gaat Evers op naar het volgende? Nee, het avontuur is nog niet afgelopen. ‘Ik blijf bij de afdeling, nu als postdoc-onderzoeker. Ik ben lang bezig geweest de technologie te ontwikkelen, pas op het laatst kwamen de resultaten. Ik doe nu onderzoek naar ziekten waarbij de bloedvaten gaan lekken, dat moet ook te maken hebben met mechanische eigenschappen van bloedvaten.’ Daarover valt dus voor cel-mechanobioloog Evers veel te ontdekken.
Tom Evers promoveerde 26 maart op het proefschrift Single-cell mechanics for disease biology and pharmacology.
Tekst: Rianne Lindhout
Beeld boven artikel: Flickr/Ed Uthman